清梳聯(lián)技術(shù)發(fā)展對針布的要求探討

張大志

(光山白鯊針布有限公司, 河南 光山 465450)

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【梳棉機研究】

清梳聯(lián)技術(shù)發(fā)展對針布的要求探討

張大志

(光山白鯊針布有限公司, 河南 光山 465450)

介紹了清梳聯(lián)梳棉機發(fā)展趨勢，通過增加梳理面積、使用固定梳理件等措施使產(chǎn)品質(zhì)量有了大幅度提升。但在梳理器材方面存在壽命短、嵌雜、偶發(fā)性紗疵倍增，高速不高效、不高質(zhì)，高耗能、不高產(chǎn)等問題。探討指出：梳理針布必須從制作工藝、針齒幾何尺寸設(shè)計等方面入手，實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)移、少損傷、延長使用壽命和提高產(chǎn)品質(zhì)量。

梳理；固定蓋板；棉結(jié)；齒頂面積；錫林；道夫；附加梳理器材；短絨

目前，清梳聯(lián)技術(shù)的推廣梳棉機正向高速、高效、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低耗方向發(fā)展，為此，針布梳理技術(shù)也要逐步適應(yīng)需要，才能滿足高速梳理的要求。當今針布的發(fā)展趨勢有“矮淺尖薄密小”趨勢，減少齒頂面積，提高鋒利度；減低高度，增大角度提高握持穿刺能力，提高光潔度提高轉(zhuǎn)移能力；增加橫向齒密，加大縱向齒距，增加單位齒密，減少浮游纖維數(shù)量，實現(xiàn)強控制和相互分梳，快速釋放轉(zhuǎn)移。但提高針齒的鋒利度和密度的同時，卻忽視了纖維的承受力和排雜排結(jié)，導(dǎo)致纖維損傷、棉結(jié)增加。如何進一步增加梳理度、緩和梳理力、增加轉(zhuǎn)移能力是梳棉機適應(yīng)高速、高質(zhì)、高效和低耗的發(fā)展方向需要探討的問題。

1 梳棉技術(shù)和針布發(fā)展的趨勢和矛盾

1.1 梳棉技術(shù)發(fā)展的趨勢

梳棉工序在紡紗工藝過程中所處位置舉足輕重。國外統(tǒng)計資料分析表明，梳理技術(shù)發(fā)展迅速，產(chǎn)量每十年遞增10～15kg/h，目前最高產(chǎn)量接近120 kg/h。梳棉產(chǎn)量提高是技術(shù)改進、控制技術(shù)與材料科學(xué)發(fā)展的產(chǎn)物，是紡織生產(chǎn)過程由勞動密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)化的標志。新型梳棉機必須在提高質(zhì)量、提高自動化、自動控制和減輕勞動強度的前提下提高產(chǎn)量[1]。梳棉機高產(chǎn)后對梳理能力、梳理轉(zhuǎn)移、梳理排雜、梳理凝聚以及卷裝的配合以及其自動化程度都提出了新的挑戰(zhàn)。

1.2 梳理針布發(fā)展的趨勢

梳理新技術(shù)的發(fā)展與梳理針布的研制發(fā)展息息相關(guān)，梳棉機產(chǎn)量和質(zhì)量水平隨著針布性能改進而提高。國內(nèi)20世紀50年代使用彈性針布，60年代使用半剛性針布，70年代使用金屬針布，80年代使用新型高性能針布。目前，國內(nèi)生產(chǎn)新型高性能針布的廠家很多，但由于材質(zhì)、加工精度等問題，質(zhì)量性能不穩(wěn)定、銳度衰退快，有待于進一步提高。雖然，“矮淺尖薄密小”針齒設(shè)計適應(yīng)了發(fā)展的需要，但進一步高速發(fā)展很難適應(yīng)其需要。

高產(chǎn)梳棉機速度高(錫林360～450 r/min)、產(chǎn)量高(一般在30～120 kg/h)、定量重、針面負荷大，因此要求針布有強的梳理作用和較高的轉(zhuǎn)移率，以減輕針面負荷。錫林針布 ：工作角要小，應(yīng)與錫林速度相適應(yīng)。道夫針布：為保證較高轉(zhuǎn)移率，工作角要略小，齒高應(yīng)略大一些，但錫林齒密的增加，道夫齒密必須與之相適應(yīng)。蓋板針布：由于高產(chǎn)梳棉機錫林蓋板間的脈沖梳理力大、負荷重，因而鋼針應(yīng)粗些、短些，要求針不能密，一般在450齒/(25.4 mm)2，今后隨長絨棉和長纖維的紡紗需求，針密有繼續(xù)加大的趨勢。針布的性能在提高梳理質(zhì)量上有所提高，但是壽命短、維護不方便、使用周期短是現(xiàn)實問題。

1.3 清梳聯(lián)技術(shù)的發(fā)展趨勢

清鋼聯(lián)是梳理技術(shù)發(fā)展的里程碑，但由于過分強調(diào)棉箱的簡易及忽視相關(guān)條件的系統(tǒng)研究，棉條及成紗質(zhì)量難以保證。20世紀90年代青島紡機生產(chǎn)出FA172喂給棉箱、鄭紡機生產(chǎn)FA177振動棉箱，使我國清鋼聯(lián)水平提高到了一個新的高度。但我國自調(diào)勻整、清鋼設(shè)備工藝技術(shù)水平協(xié)調(diào)配套方面有待于提高。在機電一體化和自動控制技術(shù)的采用方面，國內(nèi)主要電子器件性能差、故障多、運行穩(wěn)定性差，須盡早解決。附加分梳元件的采用，包括小漏底預(yù)分梳板、前后固定蓋板等以及提高部件結(jié)構(gòu)、加工精度，是真正體現(xiàn)“強分梳”的工藝原則，但這方面與國外差距大。尤其是材質(zhì)的選定方面，差距更突出。針布方面，清梳聯(lián)技術(shù)是機械、電氣自動化、變頻通訊、氣動氣壓和液動液壓等方面的集成，其速度高產(chǎn)量高，對針布梳理連續(xù)性提出了非常高的要求。

1.4 清梳聯(lián)、梳棉機、梳理技術(shù)三者發(fā)展之間的融合和矛盾

清梳聯(lián)技術(shù)的發(fā)展推動了梳棉機技術(shù)的提高，尤其是分梳棉束功能后移，纖維喂給筵棉質(zhì)量差異造成梳理力增加。梳理力增加是清梳聯(lián)技術(shù)的融合點：一是纖維未經(jīng)綜合打手的強烈開松，纖維層預(yù)開松程度較差時，進入梳棉梳理時，需要大的梳理力，才能保證分梳質(zhì)量；二是梳棉機產(chǎn)量增加，在針齒不變的情況下針齒所要承受的單齒梳理根數(shù)增加較多，特別是在重定量情況下，必須增加梳理齒數(shù)滿足梳理的需要。三是減少針齒之間的摩擦系數(shù)，降低梳理力。目前原棉趨向于機采棉，短絨高、雜質(zhì)大，纖維潛在損傷多；同時外棉馬值大、含雜大、含糖高，纖維間相互作用的能力受到影響；短絨增加導(dǎo)致浮游纖維的數(shù)量增加，要求梳理力降低多排短絨。綜合以上分析，要求合理控制梳理力，提升梳理質(zhì)量，降低棉結(jié)和短絨，保證精細化梳理。

具體矛盾是：針齒需要增加梳理力滿足纖維對針齒的梳理需要，保證纖維梳得開；而纖維在齒密增加的情況下必須提高一次分梳，一次轉(zhuǎn)移防止損傷，緩和梳理力；短絨需要排除降低梳理力；開清工序梳理不充分需要增加梳理力；纖維轉(zhuǎn)移也需要適度的梳理力。梳理力之間的矛盾是清梳聯(lián)技術(shù)解決的重點，特別是梳理力是纖維和針齒之間的相互作用應(yīng)力，針齒設(shè)計和使用配合成為解決問題的主要因素。

2 針布梳理技術(shù)使用的探討

2.1 針布使用探討方向

梳理力在下列因素增大時而改變：纖維與纖維束針齒的接觸針數(shù)較多(針齒密度)或包圍角較大時(主動)；纖維長度增加時(被動)；纖維與針齒、纖維與纖維間的摩擦系數(shù)較大時(被動)；纖維層的預(yù)開松程度較差時(被動)。梳理力完成單纖維梳理化，要盡可能使纖維伸直度、分離度在梳理過程中得到保證，同時又不損傷纖維降低棉結(jié)。

梳開棉結(jié)需要針齒間緩和梳理力。排除短絨減少短絨增加，需要緩和的梳理力，梳開纖維需要較大的梳理力。纖維所需要是積極梳理力，要求穩(wěn)定增加；非正常力是消極梳理力，如何穩(wěn)定積極梳理力，避免消極梳理力是針布梳理技術(shù)發(fā)展和研究的方向。

2.2 針布適應(yīng)降低棉結(jié)需要

降低棉結(jié)兩種途徑：一是梳開棉結(jié)；二是預(yù)防新增棉結(jié)。梳開棉結(jié)是梳理，預(yù)防棉結(jié)增加是梳理和轉(zhuǎn)移配合。針布刺入纖維層，纖維束中反復(fù)地梳理和揉搓，切割損傷；針型的配合不當造成棉結(jié)和短絨增加。針布最大的危害是造成潛在纖維損傷。梳棉機工藝配置不當造成纖維損傷，緊隔距、強分梳造成梳開棉結(jié)和短絨增加的矛盾；低速度保護纖維與梳不開棉結(jié)的矛盾，這些均要靠工藝來解決。梳理過程中二針齒面間作用隔距越小、針齒越密對纖維的握持力越強。針齒的表面粗糙度越差，會增大對纖維的控制力和作用強度，造成纖維損傷及產(chǎn)生短絨和棉結(jié)[2-4]。傳統(tǒng)認為針布棱角控制握持纖維，事實上是錫林蓋板及刺輥分梳板兩針面間的角度控制纖維，只有角度控制纖維才能保證纖維易轉(zhuǎn)移釋放。因此提高針布的光潔度是今后針布梳理棉結(jié)的關(guān)鍵。

2.3 針布適應(yīng)纖維轉(zhuǎn)移要求

轉(zhuǎn)移是針布梳理的重要功能之一，梳得開又要轉(zhuǎn)移充分才能體現(xiàn)出效果。清梳聯(lián)由于缺少梳針綜合打手的強烈開松，開清工序雜質(zhì)一直是影響清梳聯(lián)發(fā)展的關(guān)鍵。在梳理針布方面增加了分梳力，但是針布轉(zhuǎn)移矛盾凸顯。在具體生產(chǎn)中，針齒加密角度大，會不同程度出現(xiàn)嵌雜問題，主要是轉(zhuǎn)移不充分，包括雜質(zhì)和纖維轉(zhuǎn)移存在不同差異。發(fā)展方向：以轉(zhuǎn)移分梳為主，適當減小齒密，便于氣流順暢，適應(yīng)高速高產(chǎn)需要；同時，齒面圓整，齒尖鋒利、針齒光滑、提高轉(zhuǎn)移率，最大限度減少嵌雜是梳理針布的要求。

2.4 針布使用適應(yīng)排除短絨保護纖維的要求

短絨有長度低于12.7 mm長度短絨和潛在短絨。預(yù)防短絨的方法和途徑有三因素：一是把纖維中的短絨及時排除；二是預(yù)防在梳理過程中強烈分梳造成短絨增加；三是預(yù)防分梳過度，潛在短絨在后道牽伸過程中斷裂造成短絨，影響質(zhì)量。針布實現(xiàn)充分梳理，防止過度梳理和潛在損傷是梳理技術(shù)的發(fā)展方向。清梳聯(lián)開清部分對棉層棉束的處理，存在過大的現(xiàn)象。由此帶來針面梳理負荷增加，影響蓋板梳理區(qū)精細梳理。這需要梳理附加原件、針齒和齒形齒密及工作角配合才能完成對短絨的排出和有效保護纖維。

2.5 針布使用適應(yīng)分梳前移梳后補充的系統(tǒng)化需要

刺輥完成了90%除雜工作及70%～80%的單纖維梳理，對筵棉起到了預(yù)分梳的作用，降低了錫林和蓋板針布的磨損，延長了使用壽命，保證了質(zhì)量的穩(wěn)定。固定分梳板與刺輥兩針面間的柔性分梳，同樣為分梳起到了積極的作用。前后固定蓋板和棉網(wǎng)清潔器的加裝，是預(yù)分梳和補充分梳并行，進一步提高了排雜和梳理能力[5-6]，提高了梳棉機的生產(chǎn)效率。梳理精細化，是靠增加梳理的單元和單位齒數(shù)，更要系統(tǒng)化的配合，實現(xiàn)柔性漸進分梳，而非較為強烈的突變分梳。

針布梳理實現(xiàn)精細分梳，需要筵棉喂入開松充分，預(yù)梳理除雜效果好，預(yù)分梳單纖維程度高纖維損傷少；進入主梳理區(qū)前，進行多次預(yù)分梳，便于精細梳理區(qū)的快速轉(zhuǎn)移和充分梳理；進入道夫轉(zhuǎn)移區(qū)釋放氣流時，增加整理分梳是梳理系統(tǒng)需要完善的過程。過程要求梳理針布，能夠?qū)崿F(xiàn)功能分開、穿刺力強、分梳精細、轉(zhuǎn)移充分，且能貫穿于整個流程。

3 針布梳理技術(shù)發(fā)展的方向

3.1 針齒鋒利度

針齒的鋒利度集中在齒尖部分，即齒尖的強度、硬度、耐磨度。針齒間既要實現(xiàn)對纖維的充分梳理，又要防止過度強梳理。針齒是立體，齒頂面積大小是決定針布銳度程度，即越小越鋒利；齒尖耐磨度好(工作邊)，邊緣一般呈直角；針齒光潔度好，是金屬針布的必備條件。針布趨向矮淺，減小頂端面積和保持齒尖棱邊棱角清晰，能提高分梳穿刺能力，但要防止纖維損傷。目前齒形很多，錐齒化處理最具優(yōu)勢。目前錐齒的針布在刺輥上運用較多，其他梳理針布正在逐步擴展。

3.2 針齒高度和角度

錫林齒深與總高密切相關(guān)，總高隨著齒深變淺趨向矮的方向發(fā)展。大針高，摩擦力大，壽命短，纖維容易在針齒間，對纖維消極的分梳大(拖梳)，轉(zhuǎn)移不好；矮針高，纖維在針尖處受積極分梳作用強，易轉(zhuǎn)移，分梳效果好。道夫則反之，但是要考慮防軋。角度小時，纖維不宜沉入齒根，轉(zhuǎn)移釋放纖維的能力增強，但握持分梳能力較差。前角偏大時，轉(zhuǎn)移率高，但前角過大會影響均勻混合和分梳效果，應(yīng)綜合考慮分梳和轉(zhuǎn)移率。道夫錫林針高與角度是目前改善梳理質(zhì)量的關(guān)鍵，也是今后針布規(guī)格改進的關(guān)鍵。

3.3 針齒密度

錫林齒密增加，可提高纖維握持分梳能力，增加對每根纖維的作用齒數(shù)，減少針布的磨損和衰退。但對纖維的摩擦阻力增大，易嵌破籽，降低分梳轉(zhuǎn)移能力。橫向齒密增加，相應(yīng)減薄基部厚度，能增加分梳能力，減少棉結(jié)，對提高質(zhì)量有較明顯效果。道夫齒密梳理轉(zhuǎn)移功能不同，以適度為主，在易抓易放的情況下，需要配合錫林和所紡纖維進行優(yōu)化。解決密齒后嵌雜是針布密度增加、分梳能力持續(xù)提高要解決的關(guān)鍵問題。

3.4 三者兼顧提升梳理質(zhì)量

在握持分梳較為強烈的情況下，具有小面積齒頂、錐齒狀齒尖、過度型針齒、緩和氣流控制能力強的針齒，由于其針齒光潔度好，能緩和對纖維的沖擊力，同時表面光滑，易于氣流通過，易轉(zhuǎn)移減少對纖維的阻力，因此能延長使用壽命。在自由分梳情況下，在梳理區(qū)受到的分梳力強，又不損失纖維，可以在適當隔距的情況下，分梳開纖維，避開了緊隔距強分梳造成的纖維損傷，提高了成條內(nèi)在質(zhì)量。在轉(zhuǎn)移過程中，圓弧錐齒便于釋放，一次轉(zhuǎn)移率提升。三者兼顧是針布技術(shù)提升的關(guān)鍵。 密度提升，高度變矮，鋒利光潔度好，使用壽命長是針布適應(yīng)清梳聯(lián)技術(shù)發(fā)展的需要[7]。

4 針布加工和梳理技術(shù)改進的探討

4.1 材質(zhì)耐磨性

當前提高金屬針布使用價值的關(guān)鍵，首先是提高其耐磨水平，其次是優(yōu)化針布的規(guī)格，并加強包卷維護。理想要求是齒尖硬度硬、耐磨性好，齒根硬度軟，包卷時方便復(fù)貼。選用耐磨性高的鋼材。

我國開始研究金屬針布時選用45#～50#鋼材，20世紀60年代以來采用60#鋼材，現(xiàn)在又使用T8T工具鋼、軸承鋼，使齒尖耐磨性有一定提高。國外采用含有鉻、錫、錳微量元素的合金鋼，以提高針尖的硬度。鋼材的選用趨于高碳鋼耐用性。

4.2 加工質(zhì)量精細化

針齒的一致性是影響質(zhì)量的關(guān)鍵，其中材質(zhì)工藝的一致性、材質(zhì)加工工藝的一致性、針尖熱處理的一致性要好。在金屬針布的加工方面，多刀沖齒具有非常明顯的優(yōu)勢。無氧化罩式爐球化退火、直進式拉絲機等先進的加工工藝以及穩(wěn)定加工過程中的脫碳是針布質(zhì)量穩(wěn)定的關(guān)鍵。

4.3 齒尖設(shè)計硬度增加

增加齒尖硬度。采用的方法有齒尖鍍鉻法、硬質(zhì)合金溶敷法(在齒尖側(cè)面溶敷一層磨性高的硬質(zhì)合金)、滲硬層法(用釩鐵無水硼砂聚乙烯醇和水調(diào)成糊狀，涂于針尖部分側(cè)面，經(jīng)干燥加熱后可獲得碳化礬涂層，耐磨性能好)、鎳磷鍍層硬化法(采用電鍍的方法，先鍍銅，再鍍鎳磷合金，可獲得耐磨性較高的被覆膜)。

4.4 齒尖幾何尺寸功能細化

目前針布設(shè)計的幾何尺寸主要是針尖針齒處理。國外的針尖平坦后移，減少容纖維空間，使纖維始終在梳理針尖和氣流通過的臨界區(qū)，始終處于易梳理、易轉(zhuǎn)移的空間，粗節(jié)降低了50%；大白鯊的錐齒針布，錐齒針布齒頂面積更小，穿刺能力強，棱邊為圓弧過渡、表面光滑，易于氣流通過，減少對纖維的阻力，便于釋放纖維，延長使用壽命，棉結(jié)去除率高。

4.5 針布三度改進

針布影響棉結(jié)和短絨的因素主要有：針齒的鋒利度(齒頂面積和齒尖)、針齒的密度及針齒的光潔度。目前針布的發(fā)展呈現(xiàn)出了“矮淺尖薄密小”趨勢：減少齒頂面積，提高鋒利度；減低高度，增大角度提高握持穿刺能力，提高光潔度提高轉(zhuǎn)移能力；增加橫向齒密，加大縱向齒距，增加單位齒密，減少浮游纖維數(shù)量，實現(xiàn)強控制，相互分梳，快速釋放轉(zhuǎn)移，針齒棱邊圓弧化處理，減少了對纖維的損傷，降低短絨的產(chǎn)生。但是，在研究如何提高針齒的鋒利度的同時，卻忽視了纖維的承受力。如何進一步增加梳理度、降低梳理力、增加轉(zhuǎn)移能力，關(guān)系今后梳棉機高速、高質(zhì)、高效和低耗的發(fā)展方向。在錫林方面密齒發(fā)展成為趨勢，在道夫和刺輥密齒方面的研究正在進行，不容置疑，產(chǎn)量的增加必然帶動密齒，梳理度的增加必然需要密齒。

4.6 清梳聯(lián)針布梳理的展望

為了適應(yīng)梳棉機的高速高產(chǎn)，錫林的發(fā)展有“矮淺尖薄密大”的趨勢，主要是降低高度、縮小基部寬度、減少工作角、增加橫向齒密、增大縱向齒距、增加齒密、提升光潔度。降低單齒梳理根數(shù)減緩負荷延長壽命，降低單纖維受梳次數(shù)混和打擊減少纖維損傷。道夫轉(zhuǎn)移為主，在氣流下泄的引導(dǎo)下，以一次性轉(zhuǎn)移為目的。放棄密齒的原因是氣流不暢、嵌雜所致。固定蓋板同刺輥的發(fā)展趨勢是增加橫向齒密、擴大縱向齒距、減小工作角，轉(zhuǎn)移和分梳兼顧。二者共同點是：減少齒頂面積，提高鋒利度；減低高度，增大角度提高握持穿刺能力，提高光潔度轉(zhuǎn)移能力；增加橫向齒密，拉大縱向齒距，增加單位齒密，減少浮游纖維數(shù)量，實現(xiàn)強控制、相互分梳，快速釋放轉(zhuǎn)移。蓋板針布適應(yīng)清梳聯(lián)技術(shù)發(fā)展需要在針齒處理和使用壽命上，提升轉(zhuǎn)移和控制能力，減少嵌雜保證針布的自潔，便于梳理的持續(xù)進行。

5 結(jié)語

(1)清梳聯(lián)技術(shù)的發(fā)展推動了梳棉機梳理技術(shù)的提高，尤其是分梳棉束功能后移，纖維喂給筵棉質(zhì)量差異造成梳理力增加。

(2)梳開棉結(jié)需要針齒間緩和梳理力，而梳開纖維需要較大的梳理力。纖維所需積極梳理力，要求穩(wěn)定增加；纖維非正常力是消極梳理力，如何穩(wěn)定積極梳理力，避免消極梳理力是針布梳理技術(shù)發(fā)展和研究方向。

(3)在技術(shù)和使用方面，通過合理的選型和工藝的配合，緩和梳理力，有序控制梳理力，實現(xiàn)梳理力的穩(wěn)定，能夠有效控制短絨和棉結(jié)的增加，實現(xiàn)梳棉機優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗的目的。

(4)清梳聯(lián)針布發(fā)展適應(yīng)梳棉機高速高產(chǎn)，梳理選型系統(tǒng)化，使用規(guī)范化，材質(zhì)選用高端化，加工精細化，使用系統(tǒng)配合，滿足高速梳理的精細化持續(xù)發(fā)展的需要。

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(責(zé)任編輯：鞠衍清)

Demand for carding cloth of blowing-carding technology development

ZHANG Da-zhi

(GuangshanWhiteSharkCardingClothingCo.Ltd，Xinyang465450,China)

The development of blowing-carding technology is introduced. Though the product quality was remarkably improved by measures such as increasing carding area and using fixed carding parts, problems including short-life carding parts, embedded impurities and accidental yarn defects have still existed. The quality, efficiency, yield are still unsatisfactory with high energy consumption. It was found that the cloth craftsmanship and the geometrical dimension of the teeth should be re-designed so as to quickly transfer fiber, reduce damage, prolong the service life and improve product quality.

carding; fixed flat; nep; tooth crest area; cylinder; doffer; attached carding equipment; short fiber

10.14168/j.issn.1673-4939.2017.01.04

2016-12-12

張大志(1969—)，男，河南光山人，工程師，研究方向：梳理針布。

TS103.22

A

1673-4939(2017)01-0016-05